央广网北京5月23日消息(记者张棉棉)据中央广播电视总台中国之声《新闻纵横》报道,备受关注的我国火星探索之旅又传捷报。根据遥测数据判断,22日,“祝融号”火星车已安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测。

为了纪念5月22日登陆火星,“祝融号”火星车第一步在火星上迈出了0.522米,正式开始进行巡视科学探测。0.522米,对于“祝融号”来说只是一小步,而对于中国航天事业来说,无疑是天大的一步。接下来,“祝融号”会在火星来一场说走就走的旅行,这位“火星驴友”究竟长什么样?开始巡视探测之旅后,“祝融号”又如何用十八般武艺玩转火星?

“祝融号”火星车登陆火星模拟图(图片来源:国家航天局)

从外观上看,“祝融号”火星车高1.85米,重量在240公斤左右,是一个不折不扣的大块头,但它有一双萌萌的“大眼睛”,顶端是方形设备,中国首次火星探测任务新闻发言人、国家航天局探月与航天工程中心副主任刘彤杰解释说,“祝融号”那双看起来萌萌的“大眼睛”其实是树立在前端的总共有60多公分的桅杆,而顶端的方形盒子才是“祝融号”真正的眼睛。刘彤杰表示:“火星车随着着陆平台踏上火星的第一步,就是要展开它的桅杆,睁开‘眼睛’来看火星非常神奇的面貌。火星车的全景相机又能看前面的地形地貌,又能帮助火星车避开障碍实施前行、实施探测,通过它的多光谱有好几个谱段来识别前面的矿物质是什么成分。”

“祝融号”火星车的肚子旁边装有4只大翅膀,好像一只展翅欲飞的蓝色闪蝶,这4只翅膀就是太阳能的电池板。刘彤杰介绍:“因为火星比地球和月球上接收太阳能的能量更少,所以它面积更大。它可以根据太阳光的方向调整太阳帆板角度,越垂直,它接受太阳光的能量就越充分,所以它是可以调整方向的。”

跟火星大气有关的还有一件事,那就是沙尘暴——当火星大气运动引起的巨大沙尘暴让“祝融号”受到沙尘遮盖时,接收到的太阳光能量急剧下降,这时就必须为“祝融号”设计一个“休眠”模式,耐心等待沙尘暴过去。其次,火星上有明显的四季变化,当进入火星深秋后,光照强度会持续减弱,而火星太阳辐照强度仅为月球表面的20%,这时,“祝融号”需要进入长期“冬眠”,直至第二年春季到来。

同时,考虑到火星气候的复杂性,火星白昼时,锂离子蓄电池可能会面临联合供电进而导致充电量不足的情况,研制人员也为“祝融号”在火星夜晚时制定了一份休眠唤醒“备份”计划:在火昼转火夜前,如果锂离子蓄电池的剩余电量不足以支撑“祝融号”度过火夜,“祝融号”就会转入休眠状态。航天科技集团八院天问一号探测器主管设计师陈达兴说:“整个火星气候都不一样,导致它的输出功率和它的温度都不可控。火星自主休眠主要是根据蓄电池的容量,蓄电池的容量如果是在比较低的情况下,考虑到可能会过放电,然后将它休眠。”

正是由于火星光强不足导致蓄电池火星白昼期间时不能充满电,再加上火星与地球的最远距离达4亿公里,传达一次指令,单程最少需要15分钟,所以,为了避免误差,科研团队在对“祝融号”上的锂离子蓄电池容量判读时,这一次创新地采用了将安时计和查表法结合使用的方式。

这种方式好处在于,休眠的时候“祝融号”会断电,而有了准确的测量方式,就可以更好对它进行唤醒。

当太阳能电池重新开始工作后,优先给锂离子蓄电池加热,待加到-15℃左右,温度继电器自动闭合,“祝融号”就真正被唤醒了。

“祝融号”火星车携带的前避障相机和后避障相机拍摄的驶离过程影像(影像来源:国家航天局)

那么,“祝融号”如何进行科学探测呢?火星表面岩石分布密度大约是月球表面的2倍,其土壤的物理、力学特性虽然与月壤类似,但存在侵蚀而导致的表层土壤坚硬、里层土壤松软的情况,即便如此,也难不倒科研团队,他们精心为“祝融号”火星车配备了先进的主动悬架,并开展了内场下陷脱困试验。航天科技集团五院总体设计部火星探测器总体副主任设计师温博说,配备主动悬架的火星车,甚至发生单个车轮故障也不会丧失移动能力。温博介绍,通过主动悬架构型的变化,“祝融”可以实现抬轮和蠕动,便于车轮下陷后脱困。火星表面弱光照、低温、地火通信严重受限、地面通过性差以及不可预估的沙尘天气是阻碍火星车生存及完成巡视探测的主要困难,为闯过这些难关,研制人员开展了自主及故障容限设计,确保了火星车能够有效应对严酷的环境和任务约束。

“祝融号”的尾部是用来和地球取得联系的机器设备,不但可以从中获得动作指令,更能通过它来将在火星上探寻到的珍贵资料回传到地球家园。据介绍,“祝融号”上搭载了6种有效载荷,包括地形相机,多光谱相机,次表层探测雷达、表面成分探测仪、表面磁场探测仪、气象测量仪,为完成火星表面巡视探测科学任务提供了保证。其中次表层探测雷达可以探测火星地下10米的土壤成分,而对冰层的探测深度则能达到100米。

然而火星不单地表坑洼不平,夜晚的温度甚至达到零下85摄氏度,时不时还会出现风暴,所以“祝融号”的设计也更加结实,采用了多种高科技材料,目的就是让它更好地适应火星特殊复杂的环境。同时“祝融号”在火星上的行驶速度为200米/小时。中国首次火星探测工程副总指挥、探月与航天工程中心主任刘继忠表示,“祝融号”的设计寿命为三个火星月,相当于约92个地球日。刘继忠介绍:“实际上这一次我们火星车和月球车(相比),我们对它的动力系统等各个方面都进行了一些改进,我们对着陆区还要进行详细勘察,给火星车更多信息,让它能够走得更稳,走得更好。”

虽然只有三个火星月的设计寿命,但“祝融号”将对火星的土壤特性、大气、电离层等进行探测。刘彤杰表示,“祝融号”上的科学载荷将和环绕器配置的7台科学载荷一起完成这次火星探测任务,还要为2030年前后的火星采样返回计划铺路。